JPH09268223A - 芳香族ポリエステルイミド、その製造方法及びそれを含むワニス - Google Patents
芳香族ポリエステルイミド、その製造方法及びそれを含むワニスInfo
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Abstract
イミド、その製造方法及びそれを含むワニスを提供す
る。 【解決手段】芳香族環を3個以上有するジアミンと無水
トリメリット酸とを反応させて得られる芳香族ジイミド
ジカルボン酸とジエポキシ化合物とを反応させて芳香族
ポリエステルイミドを得る。ジアミンと無水トリメリッ
ト酸を非プロトン性極性溶媒中で反応させ、さらに水と
共沸可能な芳香族炭化水素を加えてさらに反応させ、芳
香族炭化水素を含んだまま、あるいは除去して、これに
ジエポキシ化合物を加え反応させて芳香族ポリエステル
イミドを含むワニスを製造する。
Description
上有するジアミンと無水トリメリット酸とを反応させて
得られる芳香族ジイミドジカルボン酸とジエポキシ化合
物とを反応させて得られる芳香族ポリエステルイミド、
その製造方法及びそれを含むワニスに関するものであ
る。
とを反応させてジイミドジカルボン酸を製造する方法
は、特開平4−182466号公報に開示されている。
この公報には、反応最終生成物のジイミドジカルボン酸
は、反応溶媒にほとんど溶解せず析出してしまうため、
ジイミドジカルボン酸の分離回収や精製が容易になり、
さらに、使用する芳香族炭化水素が水と共沸可能な溶媒
であるため、反応中に生成した水を反応系外に除去で
き、その結果、反応時間を短縮でき、純度の高い生成物
ができることが記載されている。また、従来、ジイミド
ジカルボン酸とエポキシ樹脂を反応させてポリエステル
イミドを製造する場合、ジイミドジカルボン酸の溶解性
が低いため、固形物として取り出した後、エポキシ樹脂
と反応させる必要があった。
キシ化合物から得られるポリエステルイミドは、従来か
ら公知であり、耐熱性を向上させるためにイミド環を導
入することも公知である。しかし、特開平4−1824
66号公報に記載されているように、イミド環を導入し
たジカルボン酸の合成に用いられる芳香族ジアミン類
は、芳香族環が2個の化合物であり、これらを用いると
溶媒に対する溶解性が悪く、ジアミンとトリメリット酸
を反応させて得られたジイミドジカルボン酸が合成溶媒
に不溶になるため析出してくる。この析出物をろ過して
固形物として取り出し、精製して次の段階で、その固形
物とジエポキシ化合物とを反応させてポリエステルイミ
ドにしている。この方法では、二段階の反応になり、ポ
リエステルイミドの合成に時間がかかったり、また、高
価な溶剤を二度使用しなければならないのでコスト高に
なるという欠点があった。
を解消すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。す
なわち、ジアミンと無水トリメリット酸とを反応させる
場合、ジアミンに芳香族環を3個以上有する芳香族ジア
ミンを選ぶと、反応生成物の溶解性が向上し、次の段階
で、ジエポキシ化合物と反応させることで、ポリエステ
ルイミドを合成することが可能になり、合成効率が向上
することを見いだした。本発明は、前記の芳香族環を3
個以上有する芳香族ジアミンと無水トリメリット酸とを
反応させて一般式(1式)に示される芳香族ジイミドジ
カルボン酸を合成し、この芳香族ジイミドジカルボン酸
と一般式(2式)に示されるジエポキシ化合物とを反応
させて得られる芳香族ポリエステルイミドである。そし
て、芳香族ジイミドジカルボン酸として、2,2−ビス
[4−{4−(5−ヒドロキシカルボニル−1,3−ジ
オン−イソインドリノ)フェノキシ}フェニル]プロパ
ンとビスフェノールA型エポキシ樹脂を反応させて得ら
れる芳香族ポリエステルイミドが好ましいものである。
また、芳香族環を3個以上有するジアミンと無水トリメ
リット酸とを非プロトン性極性溶媒の存在下で50℃〜
90℃で反応させ、さらに水と共沸可能な芳香族炭化水
素を非プロトン性極性溶媒の0.1〜0.4重量比で投
入し、120℃〜180℃で反応を行い芳香族ジイミド
ジカルボン酸を製造し、これとジエポキシ化合物との反
応を行う芳香族ポリエステルイミドの製造方法であり、
芳香族環を3個以上有するジアミンと無水トリメリット
酸とを非プロトン性極性溶媒の存在下で、50℃〜90
℃で反応させ、さらに水と共沸可能な芳香族炭化水素を
非プロトン性極性溶媒の0.1〜0.4重量比で投入
し、120℃〜180℃で反応を行い芳香族ジイミドジ
カルボン酸を製造した後、その溶液から芳香族炭化水素
を除去し、これとジエポキシ化合物との反応を行う芳香
族ポリエステルイミドの製造方法である。また、本発明
は、芳香族ポリエステルイミドを含むワニスである。
アミン 1molと無水トリメリット酸 2molを反
応させて芳香族ジイミドジカルボン酸を合成する。この
芳香族ジイミドジカルボン酸を製造するに際し、非プロ
トン性極性溶媒と芳香族炭化水素からなる混合溶媒を使
用すると、純度の高い芳香族ジイミドジカルボン酸を製
造できる。また、反応終了後、ジエポキシ化合物と反応
させて生成したポリエステルイミドは前記の混合溶媒に
溶解し、混合溶媒ないし溶媒のワニスとして製品とな
る。
ジアミンとしては、2,2−ビス[4−(4−アミノフ
ェノキシ)フェニル]プロパン(以下、BAPPと略
す)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]
スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノ
キシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、4,4’
−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4
−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス
[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、
1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,
4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンなどが例示
でき、単独でまたはこれらを組み合わせて用いることが
できる。BAPPは、ポリアミドイミドの特性のバラン
スとコストの面で他のジアミンより、特に好ましい。こ
れらのジアミンと無水トリメリット酸(以下、TMAと
略す)を反応させる。
香族ジアミンおよびTMAと反応しない有機溶媒であ
り、使用する混合溶媒の種類とその混合比は重要であ
る。本発明で使用する非プロトン性極性溶媒として、ジ
メチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルフォキシド、N−メチル−2−ピロリドン、4−ブ
チロラクトン、スルホラン、シクロヘキサノンなどが例
示できる。イミド化反応は、高温を要するため、沸点の
高いN−メチル−2−ピロリドン(以下、NMPと略
す)が特に、好ましい。これらの混合溶媒中に含まれる
水分量は、TMAが水和して生成するトリメリット酸に
より、十分に反応が進行せず、ポリマの分子量低下の原
因になるため、0.2重量%以下で管理されていること
が好ましい。また、本発明で使用する非プロトン性極性
溶媒量は、特に制限されないが、芳香族ジアミンと無水
トリメリット酸を合わせた重量の割合が、多いとTMA
の溶解性が低下し十分な反応が行なえなくなることや、
低いと工業的製造に不利であることから10重量%〜7
0重量%の範囲になることが好ましい。
水素として、ベンゼン、キシレン、エチルベンゼン、ト
ルエンなどの揮発性の高い芳香族炭化水素が例示でき
る。特に、沸点が比較的低く、作業環境上有害性の少な
いトルエンが好ましい。芳香族炭化水素の使用量は、非
プロトン性極性溶媒の0.1〜0.4重量比の範囲が好
ましい。芳香族炭化水素の使用量が上記の範囲未満であ
ると共沸蒸留による水の除去効果が低下し、さらに、芳
香族ジイミドジカルボン酸の生成促進も低下する。芳香
族炭化水素の使用量が上記の範囲を超えると反応中間体
のアミドカルボン酸や生成した芳香族ジイミドジカルボ
ン酸が析出してしまうおそれがある。
せ、系外に流出させる。このため、溶媒中の芳香族炭化
水素溶媒量が減少するおそれがある。従って、反応系内
に存在する芳香族炭化水素溶媒量を一定割合に維持する
ために、例えばコック付きの水分定量受器などを用いて
系外に流出した溶媒を水と分離した後に系内に戻した
り、補充する方法などを行うことが望ましい。
環を3個以上有するジアミンと無水トリメリット酸の反
応において非プロトン性極性溶媒の存在下に、50℃〜
90℃で反応させなければならない。そしてこの反応の
後、芳香族炭化水素を投入し、水と共沸する温度で反応
させる。このときの反応温度は芳香族炭化水素量やコッ
ク付きの水分定量受器の容量によって変化するが、特
に、120℃〜180℃で反応させることが好ましい。
反応は、反応系で水が副生しなくなるまで行われ、特
に、水が理論量留去していることを確認することが好ま
しい。
も良いが、上記の反応後、温度を上げてジエポキシ化合
物と反応させるためには、さらに温度を上げて芳香族炭
化水素を除去してから次の反応に用いることが好まし
い。得られた芳香族ジイミドジカルボン酸は、純度が高
いので、ジエポキシ化合物を反応させることで分子量の
高いポリエステルイミドを生成することができる。本発
明で用いられるジエポキシ化合物として、ビスフェノー
ルA型エポキシ樹脂、テトラブロムビスフェノールA型
エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビス
フェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹
脂などが例示でき、単独または混合して用いることがで
き、特に、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が好まし
い。反応温度は、低いと反応時間が長くなることや、高
すぎるとジエポキシ化合物同士で反応するのでこれらを
防止するため、100℃〜190℃で反応させることが
好ましい。また、ブロム化エポキシ化合物のように、反
応性に劣るエポキシ化合物の場合には、3級アミンのよ
うな反応促進剤を併用することが好ましい。
が、本発明はこれらに限定されるものではない。 (実施例1)還流冷却器を連結したコック付き25ml
の水分定量受器、温度計、撹拌機を備えた1リットルの
セパラブルフラスコに芳香族環を3個以上有するジアミ
ンとしてBAPP(2,2−ビス−[4−(アミノフェ
ノキシ)フェニル]プロパン) 123.2g(0.3
mol)、TMA(無水トリメリット酸) 115.3
g(0.6mol)を、非プロトン性極性溶媒としてN
MP(N−メチル−2−ピロリドン) 716gを仕込
み、80℃で30分間撹拌した。そして水と共沸可能な
芳香族炭化水素としてトルエン 143gを投入してか
ら温度を上げ約160℃で2時間還流させた。水分定量
受器に水が約10.8ml以上たまっていること、水の
留出が見られなくなっていることを確認し、水分定量受
器にたまっている留出液を除去しながら、約190℃ま
で温度を上げて、トルエンを除去した。その後、溶液を
室温に戻し、ジエポキシ化合物としてビスフェノールA
型エポキシ樹脂 102.1g(0.3mol)を投入
し、170℃で2時間反応させた。反応終了後、芳香族
ポリエステルイミドのNMP溶液ワニスを得た。この溶
液ワニスをPETフィルムに塗布し、130℃10分間
乾燥した後、溶媒を約20重量%含んだフィルムをPE
Tフィルムからはがして、さらに、これを、ステンレス
製の枠で固定した後、270℃で30分間加熱し溶媒を
飛散させ厚み約60μmの芳香族ポリエステルイミドフ
ィルムを得た。そしてこのフィルムのガラス転移温度、
引張り強さ、破断伸び及び常温における引張り弾性率を
測定した。また、得られた芳香族ポリエステルイミドの
分子量を測定し、それらの結果を表1に示した。ガラス
転移温度は、得られたフィルムを用いDVE(広域動的
粘弾性測定装置、測定周波数10Hz)により、tan
δの最大値の値を用いた。また、引張り強さ、破断伸び
及び常温における引張り弾性率は、得られたフィルムを
10mm幅の短冊にカットし、引張り試験器により、ク
ロスヘッドスピード50mm/分で測定した。そして、
分子量は、得られたワニス 200mgを採取し、ジメ
チルアセトアミドを加え10mlにして、GPCにより
測定し標準ポリスチレンに換算して求めた。
付き25mlの水分定量受器、温度計、撹拌機を備えた
1リットルのセパラブルフラスコに、芳香族環を3個以
上有するジアミンとして、ビス[4−(4−アミノフェ
ノキシ)フェニル]スルホン 129.8g(0.3m
ol)、無水トリメリット酸(TMA) 115.3g
(0.6mol)、非プロトン性極性溶媒としてNMP
716gを仕込み、80℃で30分間撹拌した。そし
てさらに、水と共沸可能な芳香族炭化水素としてトルエ
ン143gを投入してから温度を上げ約160℃で2時
間還流させた。水分定量受器に水が約10.8ml以上
たまっていること、水の留出が見られなくなっているこ
とを確認し、水分定量受器にたまっている留出液を除去
しながら、約190℃まで温度を上げて、トルエンを除
去した。その後、溶液を室温に戻し、ビスフェノールA
型エポキシ樹脂 102.1g(0.3mol)を投入
し、170℃で2時間反応させ、芳香族ポリエステルイ
ミドのNMP溶液ワニスを得た。この溶液を実施例1と
同様にフィルムにし、特性を表1に示した。
き25mlの水分定量受器、温度計、撹拌器を備えた1
リットルのセパラブルフラスコに芳香族環を2個有して
いる4,4’−ジアミノジフェニルメタン 59.4g
(0.3mol)、無水トリメリット酸(TMA) 1
15.3g(0.6mol)、非プロトン性極性溶媒で
あるNMP 716g 仕込み、80℃で30分間撹拌
した。そして、水と共沸可能なトルエン 143gを投
入してから温度を上げ、約160℃で2時間還流させ
た。水の流出にともなって、反応生成物が析出してき
た。水分定量受器に水が約10.8ml以上たまってい
ること、水の流出が見られなくなっていることを確認
し、水分定量受器にたまっている流出液を除去しなが
ら、約190℃まで温度を上げて、トルエンを除去し
た。しかし、析出した芳香族ジイミドジカルボン酸は、
溶解せず、溶液は得られなかった。その後、溶液を室温
に戻し、ビスフェノールA型エポキシ樹脂 102.1
g(0.3mol)を投入し、170℃で2時間反応さ
せたが、析出物は溶解しなかったのでこれ以上反応させ
ることはしなかった。
とそれを含む溶液ワニスおよびその製造方法は、耐熱性
が要求されるワニス、接着剤及び接着フィルムなどに使
用できる。そして、それは、従来の製造方法に比べ、芳
香族ジイミドジカルボン酸が溶媒に可溶であり、またそ
れとジエポキシ化合物を反応させて得られる芳香族ポリ
エステルイミドも溶媒に可溶であるためである。また、
溶媒に可溶であるため、ろ過や精製工程が不要であり、
分子量の大きい芳香族ポリエステルイミドが製造できる
ので、成膜性や樹脂特性に優れ工業的に有用である。
ジアミンとしては、2,2−ビス[4−(4−アミノフ
ェノキシ)フェニル]プロパン(以下、BAPPと略
す)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]
スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニ
ル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノ
キシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−
(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、4,4’
−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4
−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス
[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、
1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,
4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼンなどが例示
でき、単独でまたはこれらを組み合わせて用いることが
できる。BAPPは、ポリエステルイミドの特性のバラ
ンスとコストの面で他のジアミンより、特に好ましい。
これらのジアミンと無水トリメリット酸(以下、TMA
と略す)を反応させる。
Claims (6)
- 【請求項1】芳香族環を3個以上有するジアミンと無水
トリメリット酸とを反応させて得られる一般式(1式)
で示される芳香族ジイミドジカルボン酸と一般式(2
式)で示されるジエポキシ化合物とを反応させて得られ
る芳香族ポリエステルイミド。 【化1】 【化2】 - 【請求項2】芳香族ジイミドジカルボン酸として、2,
2−ビス[4−(5−ヒドロカルボキシ−1,3−ジオ
ン−イソインドイルフェノキシ)フェニル]プロパンと
ビスフェノールA型エポキシ樹脂を反応させて得られる
芳香族ポリエステルイミド。 - 【請求項3】芳香族環を3個以上有するジアミンと無水
トリメリット酸とを非プロトン性極性溶媒の存在下に5
0℃〜90℃で反応させ、さらに水と共沸可能な芳香族
炭化水素を非プロトン性極性溶媒の0.1〜0.4重量
比で投入し、120℃〜180℃で反応を行い芳香族ジ
イミドジカルボン酸を製造し、これとジエポキシ化合物
との反応を行うことを特徴とする芳香族ポリエステルイ
ミドの製造方法。 - 【請求項4】芳香族ジイミドジカルボン酸を製造した
後、その溶液から芳香族炭化水素を除去し、これとジエ
ポキシ化合物との反応を行う請求項3に記載の芳香族ポ
リエステルイミドの製造方法。 - 【請求項5】非プロトン性極性溶媒がN−メチル−2−
ピロリドンであり、水と共沸可能な芳香族炭化水素がト
ルエンである請求項3または請求項4に記載の芳香族ポ
リエステルイミドの製造方法。 - 【請求項6】請求項3ないし請求項5のいずれかに記載
の方法により得られる芳香族ポリエステルイミドを含む
ワニス。
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JPH09268223A true JPH09268223A (ja) | 1997-10-14 |
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